一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统及方法，其技术方案为：包括拱架主体，拱架主体两端安装滑轮组；沿拱架主体环向间隔固定有若干能够多向喷淋的雾化喷头组；所述雾化喷头组通过软管连接供水系统。本发明专利技术可以解决传统的降温除尘方式效率低、效果差的问题，能够同时起到降温和除尘的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统及方法
本专利技术涉及隧道工程领域，尤其涉及一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统及方法。
技术介绍
近些年，我国在中西部地区开展了大量的隧道工程建设项目，该地区山岭密集，地势起伏较大，良好的公路或铁路线型将必然导致某些隧道埋深较大，而深埋隧道常常遭遇高地温问题。此外，当隧道穿越地热异常带，也会遇到高地温不良地质条件。高温环境会影响隧道内人员的认知和反应能力，降低工作效率，甚至危害人体健康，同时也会降低施工机械的工作效率。因此，为保证安全生产，我国对隧道施工作业环境的卫生标准均作出规定，例如《铁路隧道施工规范》规定隧道最高施工温度不宜超过28℃。对于山岭隧道，钻爆法开挖是最常用的开挖方式。钻爆开挖容易造成掌子面附近灰尘聚集，严重影响施工环境。钢拱架在钻爆法开挖的隧道中应用十分广泛：当隧道围岩软弱破碎严重时(Ⅳ级软岩至Ⅵ级围岩)，其自稳能力较差，要求开挖后尽快施作刚度较大的早期支护，钢拱架可以提供较大的早期支护刚度。常用的钢拱架包括格栅钢架、工字钢钢架、钢管钢架等。传统的降温和除尘方式包括加强隧道通风及人工洒水降温。然而，当隧道长度较大时，考虑风管的沿程损耗，需在洞口设置大功率风机，能耗较大；同时，人工洒水的方式效率低，降温效果差。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统及方法，可以解决传统的降温除尘方式效率低、效果差的问题，能够同时起到降温和除尘的效果。为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：第一方面，本专利技术的实施例提供了一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，包括拱架主体，拱架主体两端安装滑轮组；沿拱架主体环向间隔固定有若干能够多向喷淋的雾化喷头组；所述雾化喷头组通过软管连接供水系统。作为进一步的实现方式，所述雾化喷头组包括两个雾化喷头，两个雾化喷头安装于四通阀相对的两个阀口，其余两个阀口连接软管。作为进一步的实现方式，所述雾化喷头安装有调节旋钮。作为进一步的实现方式，所述拱架主体为由拱架主筋、拱架箍筋和拱架立筋组成的格栅钢架，软管通过软管夹具与拱架箍筋固定。作为进一步的实现方式，所述供水系统包括储水箱、水泵，储水箱用于存储隧道施工供水，所述储水箱与软管之间安装水泵。作为进一步的实现方式，所述软管一端连接供水系统，另一端通过堵头封堵。作为进一步的实现方式，所述滑轮组通过底座安装于拱架主体底部。第二方面，本专利技术实施例还提供了一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统的工作方法，包括：架设拱架主体，且拱架主体与隧道洞身结构之间留有设定距离；将多段软管通过雾化喷头组连接在一起，将软管通过软管夹具固定于拱架箍筋；软管一端安装堵头，另一端连接供水系统；启动水泵、雾化喷头，低温水被泵送至雾化喷头，以对隧道相应位置喷水。作为进一步的实现方式，所述雾化喷头组中位于上端阀口的雾化喷头指向隧道洞身结构，位于下端阀口的雾化喷头指向工作空间，以对隧道洞身结构和隧道内空气降温。作为进一步的实现方式，通过调节旋钮改变喷洒范围和喷水量；通过移动滑轮组使拱架系统沿隧道轴向推进。上述本专利技术的实施例的有益效果如下：(1)本专利技术的一个或多个实施方式雾化喷头组沿拱架环向布置，且每个雾化喷头组包括朝向隧道洞身结构和工作空间的雾化喷头，直接为洞身结构和隧道内空气降温，降温效率高；一方面，在高温环境中，水雾蒸发吸收热量，使温度降低；另一方面，水雾与空气中漂浮的灰尘颗粒结合，促使灰尘颗粒在增大的重力作用下沉降到地面，同时向隧道内径方向喷射的水雾能够形成帷幕，起隔尘作用；(2)本专利技术的一个或多个实施方式的储水箱能够为隧道施工供水降温，喷射的低温水雾降温效果更佳；(3)本专利技术的一个或多个实施方式的四通阀阀口设有卡扣，使用时将软管和雾化喷头对齐插入即可；拆卸时，可直接将软管从软管夹具中取出以重复利用；雾化喷头设有调节螺旋，可根据实际需要调节喷洒范围和水量大小；(4)本专利技术的一个或多个实施方式的拱架主体底部设置有滑轮组，使拱架可随隧道开挖沿轴向推进。附图说明构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的结构示意图；图2是本专利技术根据一个或多个实施方式的拱架主体横截面示意图；图3是本专利技术根据一个或多个实施方式的雾化喷头组与四通阀安装示意图；其中，1、隧道施工供水；2、储水箱；3、水泵；4、软管；5、隧道洞身结构；6、拱架主体；7、软管夹具；8、雾化喷头组；9、堵头；10、底座；11、滑轮组；12、拱架主筋；13、拱架箍筋；14、拱架立筋；15、四通阀；16、雾化喷头；17、调节旋钮。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；术语解释部分:本申请中的术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术的具体含义。实施例一：本实施例提供了一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，如图1所示，包括拱架主体6、雾化喷头组8、软管4、供水系统和滑轮组11，滑轮组11通过底座10安装于拱架主体6两端，使拱架主体6可移动；沿拱架主体6环向间隔固定有若干能够多向喷淋的雾化喷头组8；所述雾化喷头组8通过软管4连接供水系统。具体的，所述拱架主体6为格栅钢架，如图2所示，包括拱架主筋12、拱架箍筋13和拱架立筋14，多个拱架主筋12通过拱架箍筋13连接，且拱架主筋12之间通过拱架立筋14相连。本实施例中，软管4通过软管夹具7与侧向的拱架箍筋13固定，以实现分别向隧道洞身结构5和工作空间喷射水雾的功能。当然，在其他实施例中，软管夹具7也可固接于拱架主体其他位置。进一步的，软管夹具7为具有开口的环形结构，其开口大小足够安装软管4；软管夹具7内侧布有螺纹，以保证对软管4夹持稳定。软管4应具有适当的硬度，既可产生一定变形以满足拱架实际结构需要，又能够保证雾化喷头组8不随意转动。在本实施例中，所述软管4为PU软管。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，包括拱架主体，拱架主体两端安装滑轮组；沿拱架主体环向间隔固定有若干能够多向喷淋的雾化喷头组；所述雾化喷头组通过软管连接供水系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，包括拱架主体，拱架主体两端安装滑轮组；沿拱架主体环向间隔固定有若干能够多向喷淋的雾化喷头组；所述雾化喷头组通过软管连接供水系统。


2.根据权利要求1所述的一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，所述雾化喷头组包括两个雾化喷头，两个雾化喷头安装于四通阀相对的两个阀口，其余两个阀口连接软管。


3.根据权利要求2所述的一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，所述雾化喷头安装有调节旋钮。


4.根据权利要求1所述的一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，所述拱架主体为由拱架主筋、拱架箍筋和拱架立筋组成的格栅钢架，软管通过软管夹具与拱架箍筋固定。


5.根据权利要求1所述的一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在于，所述供水系统包括储水箱、水泵，储水箱用于存储隧道施工供水，所述储水箱与软管之间安装水泵。


6.根据权利要求1所述的一种适用于高地温钻爆开挖隧道的可移动拱架系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛翊国，姜旭东，邱道宏，孔凡猛，傅康，公惠民，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37